Mentre le placche tettoniche scivolano l'una sull'altra, i fiumi che attraversano le linee di faglia cambiano forma. Il terreno in movimento allunga i canali del fiume fino a quando l'acqua interrompe il suo corso e scorre su nuovi percorsi.

In uno studio pubblicato il 9 luglio in Scienza , i ricercatori della UC Santa Cruz hanno creato un modello che aiuta a prevedere questo processo. Fornisce un ampio contesto su come i fiumi e le faglie interagiscono per modellare la topografia vicina.

Il gruppo originariamente aveva pianificato di utilizzare la faglia di San Andreas nella pianura di Carrizo in California per studiare come il movimento della faglia modella i paesaggi vicino ai fiumi. Ma dopo aver passato ore a riversare immagini aeree e dati topografici remoti, la loro comprensione di come si evolve il terreno ha cominciato a cambiare. Si sono resi conto che i fiumi svolgono un ruolo più attivo nel modellare l'area di quanto si pensasse un tempo.

"I fiumi sono le loro piccole bestie, e interagiscono in modi davvero interessanti con la cinematica e il moto lungo queste faglie, " disse Kelian Dascher-Cousineau, dottorato di ricerca in sismologia studente alla UC Santa Cruz e autore principale dello studio.

Man mano che l'offset di una faglia cresce, allunga i canali fluviali e rallenta il flusso dell'acqua. Con velocità inferiori, il fiume trasporta meno sedimenti. Il materiale si accumula e alla fine blocca il percorso, costringendo l'acqua a cambiare rotta in un processo noto come avulsione.

Questo diversivo avviene rapidamente, e l'inondazione inaspettata può facilmente diventare distruttiva per le comunità vicine.

Negli ultimi anni, i geomorfologi si sono fatti un'idea più chiara di come queste avulsioni avvengano in diversi tipi di fiumi. Ma identificare modelli a lungo termine nel modo in cui i fiumi rispondono al movimento delle faglie si rivela ancora difficile.

"Non puoi davvero osservare i canali per migliaia di anni alla volta, " disse Dascher-Cousineau. Per rimediare a questa incapacità, i ricercatori hanno utilizzato il passato ben studiato della faglia di Sant'Andrea nella pianura di Carrizo per testare il loro modello.

"Abbiamo una storia che in realtà conosciamo molto bene dai terremoti, e possiamo usarlo come un esperimento naturale per vedere cosa stanno facendo i canali su queste scale temporali geomorfologicamente rilevanti, ", ha detto Dascher Cousineau.

Il gruppo ha esaminato da vicino immagini e mappe della Piana di Carrizo e ha iniziato a testare modelli complessi di flusso fluviale e trasporto di sedimenti. Hanno rimosso lentamente le variabili, individuando infine gli elementi più importanti del sistema. Il modello risultante introduce un nuovo quadro per pensare a come interagiscono i fiumi e le linee di faglia attive.

"La maggior parte dei sismologi in genere ha l'idea che la superficie della Terra sia una cosa passiva che risponde solo alla faglia, " disse Noah Finnegan, professore di scienze della Terra e planetarie presso la UC Santa Cruz e coautore dello studio.

"Questo documento ha abbracciato il fatto che i fiumi sono in continua evoluzione ed è stato in grado di dimostrare che la coevoluzione dell'offset della faglia e del fiume ci fornisce informazioni che non eravamo in grado di ottenere in precedenza, " ha detto. "Si ottiene una comprensione più ricca di come funziona il sistema riconoscendo che c'è un accoppiamento interessante in corso lì".

Oltre a prevedere quando i fiumi che attraversano la faglia abbandoneranno i loro canali originali, il modello può anche aiutare gli scienziati a stimare la velocità con cui i lati di una faglia si muovono l'uno sull'altro, una domanda importante per molti sismologi che può essere difficile da misurare con precisione.

"Se sai qualcosa su come funziona il fiume, è possibile ottenere vincoli quantitativi sul tasso di scorrimento della colpa, che è qualcosa che è un obiettivo comune degli studi sui guasti, " disse Finnegan. "In alternativa, se sai qualcosa sulla velocità con cui l'errore sta scivolando, puoi imparare qualcosa su quanto sia efficiente il fiume nel spostare i sedimenti, che è una domanda fondamentale in quasi tutti gli studi sui fiumi ed è quasi impossibile conoscerla in modo veramente accurato."

Sebbene affronti questioni complesse, il modello stesso è sorprendentemente semplice.

"Come con molte scoperte, una volta che lo vedi nel modo giusto, c'è una semplicità incredibile, " disse Finnegan. "Non guarderò mai più questi paesaggi allo stesso modo."

Il gruppo ha creato il modello lavorando interamente virtualmente, una sfida che secondo Finnegan ha ispirato la creatività.

"Siamo stati costretti a guardare dati topografici remoti e immagini aeree che ci hanno fatto pensare in modo più sinottico a questo, " Egli ha detto.

Resta da vedere come il modello si adatterà alle diverse regioni e alla faglia su scala più ampia.

"Abbiamo delineato l'insieme della fisica che dovrebbe operare in una serie di condizioni, " disse Dascher-Cousineau. Poi, rivolgeranno la loro attenzione a nuovi tipi di topografia.